硫化物電解質(zhì)是固態(tài)電池中的關(guān)鍵成分，其分類依據(jù)晶體結(jié)構(gòu)。主要包括玻璃態(tài)、玻璃陶瓷態(tài)和晶態(tài)三類。其中，玻璃態(tài)硫化物固態(tài)電解質(zhì)通過機械球磨或高溫熔融后快速冷卻制備，XRD表征下無顯著峰。玻璃陶瓷態(tài)則是在球磨后經(jīng)一步低溫燒結(jié)獲得，為玻璃態(tài)與晶態(tài)的混合亞穩(wěn)相，XRD下可見少量峰。 研究顯示，玻璃態(tài)固態(tài)電解質(zhì)主要由正硫代磷酸鹽、焦磷酸鹽、偏硫代磷酸鹽和次硫代磷酸鹽等微小晶體構(gòu)成，但其離子傳導機理尚不完全清楚。而晶態(tài)硫化物固態(tài)電解質(zhì)，如thio-LISICON型、Li-argyrodite型和LGPS型，則通過高能球磨和高溫燒結(jié)制備，其晶體結(jié)構(gòu)及鋰離子傳輸通道明確，結(jié)構(gòu)組成與離子遷移機理也更為清晰。 

LPSCl型硫化物電解質(zhì)在低成本量產(chǎn)方面展現(xiàn)出較大的潛力。在晶態(tài)硫化物固態(tài)電解質(zhì)中，thio-LISICON型硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率相對較低，這在一定程度上限制了其商業(yè)化應(yīng)用的可能性。另一方面，LGPS型電解質(zhì)雖然具有優(yōu)異的離子電導率，但因其含有貴金屬鍺，大規(guī)模應(yīng)用受到成本限制。盡管某些研究嘗試用硅或鈦替代鍺，以實現(xiàn)超越電解液的離子電導率，但這些材料的電化學穩(wěn)定性不足，仍然難以實際應(yīng)用。相較之下，硫銀鍺礦型電解質(zhì)LPSCl不僅兼具出色的力學延展性和高離子導電性，而且避免了貴金屬的使用，從而在成本上更具競爭力。綜合考慮熱安全性、成本及工藝成熟度等多方面因素，LPSCl型硫化物電解質(zhì)被認為是硫化物全固態(tài)電池領(lǐng)域中較為理想的技術(shù)選擇。 

硫化物電解質(zhì)制備工藝及挑戰(zhàn) 

硫化物固態(tài)電解質(zhì)，作為電池領(lǐng)域的重要材料，其制備工藝主要采用固相法或液相法。其中，固相法以高能球磨后熱處理為核心，涉及以下關(guān)鍵步驟：

球磨階段：將硫化鋰、五硫化二磷、氯化鋰等原料按照特定比例混合，加入球磨介質(zhì)后，通過球磨機進行機械研磨，從而獲得均勻的漿料。 

干燥處理：將球磨后的漿料置于保護氣氛（氮氣）中進行干燥（噴霧干燥機），以獲得硫化物固態(tài)電解質(zhì)的前驅(qū)體。 

高溫燒結(jié)：將前驅(qū)體放入惰性氣體保護的燒結(jié)爐中，經(jīng)過高溫燒結(jié)，形成硫化物固態(tài)電解質(zhì)。 

破碎與粒度控制：將燒結(jié)后的硫化物固態(tài)電解質(zhì)加入氣流粉碎機中，通過氣流破碎技術(shù)獲得所需粒度的電解質(zhì)。此過程需在手套箱內(nèi)密閉進行，以確保材料的質(zhì)量與純度。 盡管高能球磨技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)原子級別的混合，從而提高離子電導率，但該技術(shù)也存在設(shè)備要求高、研磨時間長、產(chǎn)率低等挑戰(zhàn)，需要進一步優(yōu)化以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求。 液相法通過將材料置于極性有機溶劑中攪拌，隨后蒸干溶劑并熱處理，從而得到固態(tài)電解質(zhì)，此法有助于降低生產(chǎn)成本。

然而，由于Li2S、P2S5等原料在溶劑中溶解度較低，通常需要較長的反應(yīng)時間才能形成沉淀。值得注意的是，所得沉淀往往包含溶劑分子，這些分子在熱處理過程中會揮發(fā)或分解，導致電解質(zhì)顆粒內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)，進而影響離子電導率。 硫化物固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定性是其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵制約因素。盡管晶態(tài)硫化物固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率可與液態(tài)電解液相媲美，甚至更優(yōu)，但空氣穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性卻成為其應(yīng)用瓶頸。例如，合成硫化物電解質(zhì)的原料Li2S和P2S5在空氣中穩(wěn)定性欠佳，其生產(chǎn)過程需在惰性氣體保護、無水無氧的環(huán)境下進行，這無疑增加了設(shè)備的復雜性。此外，生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的有毒硫化氫氣體必須妥善處理，以保障生產(chǎn)安全。